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2015 年度 実績報告書

シリア・中心体系による神経幹細胞分裂の非対称化機構

計画研究

研究領域シリア・中心体系による生体情報フローの制御
研究課題/領域番号 24113006
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

松崎 文雄  国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (10173824)

研究期間 (年度) 2012-06-28 – 2017-03-31
キーワード神経幹細胞 / 小頭症 / 細胞分裂 / 非対称細胞分裂 / 染色体分離 / 細胞周期
研究実績の概要

脳の発生過程で、神経幹細胞は、対称分裂から非対称分裂へ、さらに霊長類などの複雑な脳に豊富な脳室外神経幹細胞へと分裂モードを変えるが、脳の基本構築はこのような分裂のモードとその遷移の制御に大きく依存している。また、新旧の中心体の非対称性が幹細胞の分裂の非対称性と相関することが知られており、中心体は神経幹細胞の分裂に際して、細胞内外の情報を非対称化する重要な細胞内小器官と考えられている。本研究では、(1)神経幹細胞の分裂の非対称化、および(2)上皮性神経幹細胞から霊長類型の神経幹細胞へ分裂モードの遷移、それぞれにおいて、中心体/シリア関連因子の果たす役割を解析する。
中心体に局在する小頭症原因遺伝子の変異マウスにおいて、神経幹細胞の細胞周期の進行と染色体の分離に異常を検出している。これらの異常が神経幹細胞の非対称分裂に与える影響をslice cultureの刑を用いてい検討してきた。現在、さらに細胞死の頻度が高いことも判明している。今後、細胞周期と染色体分離の異常が細胞死の増加にどのように関係して居るのかを追求する。また、複雑脳のモデルであるフェレットの胎児脳にこれらの小頭症原因イン遺伝子の変異をCRISPR/Cas9システムを用いて導入することにも成功した。引き続き、この変異フェレット脳組織をスライス培養系を用いて解析し、小頭症原因遺伝子変異による脳形成の異常のメカニズムを検討する。H27年度の繰越の最も大きな理由はフェレットの変異の作成であった。この問題に対する対処は終了した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

小頭症原因遺伝子の変異マウスと分裂軸に異常をきたすLGN変異を掛け合わせることでできる2重変異体では、細胞死が劇的に増加することを見出した。ヒトに較べ、マウスの小頭症原因遺伝子変異は表現型が弱いことが知られていた。マウスとヒトの脳発生の大きな違いのひとつは、霊長類や肉食類の脳発生途上には形成される新しい幹細胞層(外脳室帯)がマウスでは形成されないことであった。LGN変異により脳室外に幹細胞が分散することから、この2重変異では、霊長類などの複雑脳における小頭症原因遺伝子変異による小頭症発症のメカニズムを再現していることが考えられる。従って、この2重変異体はマウスにおける小頭症の研究の良いモデルとなる可能性を示唆している。

今後の研究の推進方策

小頭症原因遺伝子の変異マウスと分裂軸に異常をきたすLGN変異を掛け合わせることでできる2重変異体では、細胞死が劇的に増加することを見出した。これは、ヒトをはじめとした霊長類に特徴的な幹細胞帯(outer subventricular zone)あるいはその形成過程が特定の小頭症原因遺伝子変異に対して非常に敏感であることを示唆している。今後、3つの課題が推進してゆく。1)他の小頭症原因遺伝子のマウスホモログでも同様なことが起きるかどうかを調べ、小頭症原因遺伝子に一般的なことであるいかどうかを検証する。2)脳室外に移動した幹細胞がなぜ小頭症原因遺伝子変異に対して鋭敏に反応して、細胞死を引き起こすのか、その原因を調べる。3)ここで得られた結果を実際にouter subventricular zoneを持つ動物の発生で再現されるかどうかを検証する。そのモデルとしてフェレットを使う。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] School of Biosciences/University of Birmingham(United Kingdom)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      School of Biosciences/University of Birmingham
  • [国際共同研究] Department of Cardiovascular Science/University of Oxford(United Kingdom)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Department of Cardiovascular Science/University of Oxford
  • [国際共同研究] Langone Medical Center/New York University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Langone Medical Center/New York University
  • [国際共同研究] Sackler Faculty of Medicine./Tel Aviv University(Israel)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      Sackler Faculty of Medicine./Tel Aviv University
  • [雑誌論文] Prox1 Inhibits Proliferation and Is Required for Differentiation of the Oligodendrocyte Cell Lineage in the Mouse.2015

    • 著者名/発表者名
      Kato K, Konno D, Berry M, Matsuzaki F, Logan A, Hidalgo A.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 10(12) ページ: e0145334

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0145334.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The GPSM2/LGN GoLoco motifs are essential for hearing.2015

    • 著者名/発表者名
      Bhonker Y, Abu-Rayyan A, Ushakov K, Amir-Zilberstein L, Shivatzki S, Yizhar-Barnea O, Elkan-Miller T, Tayeb-Fligelman E, Kim SM, Landau M, Kanaan M, Chen P, Matsuzaki F, Sprinzak D, Avraham KB.
    • 雑誌名

      Mamm Genome.

      巻: (1-2) ページ: 29-46

    • DOI

      10.1007/s00335-015-9614-7.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] STAP cells are derived from ES cells.2015

    • 著者名/発表者名
      Konno D, Kasukawa T, Hashimoto K, Itoh T, Suetsugu T, Miura I, Wakana S, Carninci P, Matsuzaki F.
    • 雑誌名

      Nature.

      巻: 525(7570) ページ: E4-5

    • DOI

      10.1038/nature15366.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prox1 Regulates the Subtype-Specific Development of Caudal Ganglionic Eminence-Derived GABAergic Cortical Interneurons.2015

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi G, Young A, Petros T, Karayannis T, McKenzie Chang M, Lavado A, Iwano T, Nakajima M, Taniguchi H, Huang ZJ, Heintz N, Oliver G, Matsuzaki F, Machold RP, Fishell G.
    • 雑誌名

      J Neurosci.

      巻: 35(37) ページ: 12869-89

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.1164-15.2015.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cell division modes and cleavage planes of neural progenitors during mammalian cortical development.2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki F, Shitamukai A.
    • 雑誌名

      Cold Spring Harb Perspective in Biology.

      巻: 7(9) ページ: a015719

    • DOI

      10.1101/cshperspect.a015719.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cardiac lymphatics are heterogeneous in origin and respond to injury.2015

    • 著者名/発表者名
      Klotz L, Norman S, Vieira JM, Masters M, Rohling M, Dube KN, Bollini S, Matsuzaki F, Carr CA, Riley PR.
    • 雑誌名

      Nature.

      巻: 522(7554) ページ: 62-7

    • DOI

      10.1038/nature14483

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impairment of radial glial scaffold-dependent neuronal migration and formation of double cortex by genetic ablation of afadin.2015

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto H, Mandai K, Konno D, Maruo T, Matsuzaki F, Takai Y.
    • 雑誌名

      Brain Res.

      巻: 1620 ページ: 139-52

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2015.05.012.

    • 査読あり
  • [学会発表] Cortical expansion during the development of complex brains in higher mammals2016

    • 著者名/発表者名
      恒川 雄二
    • 学会等名
      第9回神経発生討論会
    • 発表場所
      東京医科歯科大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-19
  • [学会発表] Aspm regulates spindle microtubule alignment and cell cycle progression of neural progenitors in mammalian brain development.2015

    • 著者名/発表者名
      藤田 生水
    • 学会等名
      米国細胞生物学会年会(ASCB annual meeting)2015
    • 発表場所
      San Diego Convention Center(San Diego,USA)
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-14
    • 国際学会
  • [学会発表] 哺乳類大脳皮質発生期の神経幹細胞分裂におけるAspmの役割2015

    • 著者名/発表者名
      藤田 生水
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会 BMB2015
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-04 – 2015-12-04
  • [学会発表] Cortical expansion during the development of mammalian complex brains2015

    • 著者名/発表者名
      松崎 文雄
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会 BMB2015
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-01
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経幹細胞のradial fiberは幹細胞維持のためのシグナル伝達分子の輸送の場として機能する2015

    • 著者名/発表者名
      下向 敦範
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会 BMB2015
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-01
  • [学会発表] Wnt proteins serves as directional cues for the Par-complex polarity and the Drosophila nervous tissue growth2015

    • 著者名/発表者名
      吉浦 茂樹
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会 BMB2015
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-01

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-01-27  

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